NIR应急检验模型建模及其应用PPT课件.ppt

NIR应急检验模型建模及其应用 胡昌勤中国药品生物制品检定所 药品快速检测系统药品检测车的运行模式NIR模型的误差分析NIR应急检验理论与实践 药品快速检测系统 以药品检测车为技术平台的现场快速检测技术以授权方法为基础的实验室快速检测技术 胡昌勤等 药品快速检测系统的构想及研究进展 药物分析杂志 2008 28 4 647 头孢拉定胶囊NIR光谱与藏泌清NIR光谱的比较 样品质谱图在谱库中检索结果 藏泌清胶囊 头孢拉定胶囊 的HPLC鉴别 四环素对照品 藏泌清胶囊 药品快速检测体系 NIR药品鉴别系统 化学快速鉴别系统 HPLC快速测定系统授权方法 确证 初筛现场 实验室 LC MS快速鉴别系统 主要用于地市药检所 用于一般制剂假劣药品的鉴别 地区重点所掌握 用于对复杂体系如中药中非法添加微量化学药的确证 在药品检测车中如何使近红外光谱分析技术更好的发挥作用 药品检测车的运行模式 药品检测车初期的运行模式 河南省部分药品检测车改进的运行模式 日常的监督检查模式常规检查针对性 应急 检查 胡昌勤等 药品检测车运行模式的探讨 中国药事 2008 22 8 641 推荐的药品检测车运行模式 NIR模型的误差分析 NIR模型的验证 2007年组织全国18个药检所对车载近红外模型进行验证 共收到的10880个验证数据 共涉及221种药品 经核实 剔除无效数据 汇总 最后确认10685个数据有效 按药典方法检验 10130批次样品全部符合规定 277批样品按药典方法检验鉴别不符合规定 278批样品其它项目不符合规定 理想模型 的正确率统计 对各模型正确识别率的分析 假阴性样品 青霉素V钾片 1 345 卡托普利片 1 173 头孢拉定胶囊铝塑 1 225 辅酶Q10胶囊非铝塑 1 11 奥美拉唑胶囊 1 35 近红外光谱分析的误差 模型误差 建模过程中未完全考虑制剂的不同物理状态贮存过程中样品发生改变模型的不完善仪器误差 仪器未处于最佳状态仪器使用过程中性能逐渐下降操作误差 模型调用错误测定手法错误样品误差 样品本身的不均匀 模型的两类错误 第 类错误 假阳性 将正确的样本判别错误 根据我们的设计 达到要求的NIR模型出现第 类错误的概率一般为5 左右 第 类错误 假阴性 将错误的样本判别为正确 根据我们的设计 出现第 类错误为小概率事件 在所考虑到的范围内 其概率接近零 如何判断模型错误和操作失误 举例2 NIR应急检验理论与实践 NuclearTransitions SpinOrientationinMagneticField MolecularRotations MolecularVibrations ValanceElectronTransitions InnerShellElectronicTransitions Interaction Region Wavelength cm 1 Wavelength m 12 500cm 1 800nm 4 000cm 1 2500nm 近红外光的定义 Beer定律 E logItrans I0 logT cd 光源 消光系数c 浓度d 光程 透过率 Beer定律 光谱分析的基本原理 背景光谱测量 I0样品光谱测量 Is 用透射率表示的近红外光谱 T Is I0 近红外光谱的测量 用吸光度表示的近红外光谱 A log 1 T Beer lawA abc 乙醇近红外光谱的测量 光源 单色器 样品 样品 单色器 光源 检测器 检测器 Near IRReflectance NIR 漫射式 Near IRTrans Reflectance NITR 透反射式 不同的采样方法 加入待测液体位置 吸收 全反射 漫反射 透射 散射 scattering transmittance Diffusereflectance absorption 近红外光与物质的相互作用 speculareflectance 近红外光谱包含的基本信息 活性成分的化学结构信息辅料的化学结构信息活性成分的工艺信息 如晶型 密度等 制剂的工艺特征 如制粒的大小 硬度等 部分包装材料的结构信息 药品检测车中的近红外模型 目前药品检测车中应用的各种NIR筛查模型可以分为在全国范围使用的通用性模型 省内范围使用的省建模型和适用于特定企业产品的图谱比对模型 按算法分类又可分为判别分析 discriminantanalysis 模型和一致性检验 conformitytest 模型 2008 16 349 355 例1 某地区发现假注射用头孢唑林钠 为迅速确定假药是否流通入该省的其他地区 应立即建立注射用头孢唑林钠NIR模型 应急反应模型理念的提出 近红外定性模型 近红外鉴别的实质 通过比较待测样品光谱与标准光谱的差异 对样品进行归属 进而实现对样品的鉴别 步骤一 测定假头孢唑林钠光谱 步骤二 在条件允许的情况下收集此厂家正品头孢唑林钠测定其光谱 步骤三 将正品与伪品图谱进行比较 确定合适的鉴别谱段 NIR比对模型 1 对市场中已出现的假劣药品进行快速筛查 已经发现某种假药 需要快速确定本地区流通领域的其他具有相同标识的药品是否为假药 2 对市场中流通的贵重药品是否存在伪品进行快速筛查 本地区流通领域内某种高价值药品销售不错 且尚未发现假药 但需要对其质量情况进行快速评价 王良金等 近红外图谱直观分析法鉴别假药 中国药事 2008 22 8 668 判断标准 1 直观对照比较 首先概览可疑样品NIR图谱曲线与真品谱线在各波段有无明显不同 如有明显差异 在排除了铝塑包装 仪器 测试手法等干扰因素后 确定为 未通过 2 信号强度比较 可疑样品的NIR图谱曲线形状与真品NIR图谱的谱线基本一致 且可疑样品的NIR谱线整体吸收强度为真品NIR图谱的70 130 时 判断为 通过 可疑样品的NIR谱线整体吸收强度小于真品NIR图谱谱线的50 或大于真品NIR图谱谱线的150 时 判断为 未通过 介于 通过 和 未通过 之间的为可疑样品 应再结合其他方法综合判断 3 图谱相似性比较 可疑样品的NIR图谱曲线形状与真品NIR图谱的谱线的整体形状和整体吸收强度基本一致 但可疑样品的NIR图谱中个别波段吸收强度存在明显差异 或有2个吸收峰的强度值发生倒置 判定为 未通过 如可疑样品与真品NIR图谱的部分波段的曲线形状略有差异但不太明显时 可通过OPUS软件在计算机上直接比较两图谱的差异 或打印图谱 将两张图谱借助强光准确重叠来观察二者的差异程度 如二者能重合或基本重合 判断为 通过 如图谱曲线走势有明显差异 则确定为 未通过 王良金等 中国药师 2008 8 王良金等 中国药师 2008 8 2020 1 27 51 商丘快检车提供 商丘快检车提供 假药的特征 以非药品替代药品以它种低值药品替代另一种高值药品向药品种掺加其它活性成分取消或减少复方药品中的特定活性成分活性成分的含量与药品处方明显不同以一般企业的产品冒充知名企业的同类产品 假药与真药的本质区别 辅料相同活性成分不同 1 2 3 4 5类假药的共同特征 活性成分相同辅料不同 6类假药的特征 真药与假药的化学组成不同 漫反射近红外光谱包含的基本信息 活性成分的化学结构信息辅料的化学结构信息活性成分的工艺信息 如晶型等 制剂的工艺特征 如制粒的大小 硬度 等 部分包装材料的结构信息 问题1 辅料未发生改变仅活性成分发生改变时 近红外光谱的那些谱段最容易发生变化 向羧甲基纤维素钠中分别加入美罗培南 内酰胺类中的碳青霉烯类 和克林霉素磷酸酯 林可酰胺类 的NIR图谱 向羧甲基纤维素钠中分别加入克林霉素磷酸酯和克林霉素的NIR图谱 规则1 当药品中辅料未发生改变仅活性成分发生改变时 对近红外光谱经过一阶导数 矢量归一化处理后 在6200 5500cm 1及4900 4100cm 1谱段范围就可以见到明显差异 问题2 活性成分未发生改变仅辅料发生改变时 近红外光谱的那些谱段最容易发生变化 规则2 当药品中活性成分未发生改变仅辅料发生改变时 近红外光谱的变化相对较小 对其进行二阶导数 矢量归一化处理后 在5000 4700cm 1及4600 4100cm 1谱段范围可以见到差异 不同含量滑石粉的近红外光谱图 规则3 由于滑石粉在NIR光谱图中具有典型的特征 如果假药中使用滑石粉 且其用量与真品处方量不同 利用滑石粉的特征很容易将其识别 多潘立酮片真伪鉴别 河南漯和市药检车提供 真品 伪品 河南漯和市药检车提供 利用聚类分析的方法对收集到的70种假药 伪品 的NIR图谱进行分类 结果大致分为6类 第1类假药的数量最多 共36个 51 第2类假药有19个 27 第3类假药有10个 14 第4 5 6类假药分别有2 2 1个 总共占7 同时收集部分真药 正品 和药用辅料的NIR图谱 对正品 伪品 辅料的NIR图谱进行图谱比对 70张不同假药 伪品 的NIR图谱 根据其光谱特征可以分成6类 聚类分析方法 一阶导数 矢量归一化法 1stD VN 13点平滑 采用因子算法 因子数为9 谱段 11000 4100cm 1 现阶段假药的特性 第1 2 3类假药基本不含活性成分 第1类假药均含有滑石粉 约占50 第2类假药主要是羧甲基纤维素钙 钠的空白片 第3类假药主要是各类淀粉的空白片 第4 5 6类假药是各类伪品 仿品牌药品 6200 5500cm 1及4900 4100cm 1谱段 活性成分敏感谱区5000 4700cm 1及4600 4100cm 1谱段 辅料成分敏感谱区直观分析法常用的分区谱段 5500cm 1 4500cm 1谱段 辅料成分敏感谱区 6500cm 1 5500cm 1谱段 活性成分敏感谱区 基于相似系数分析的应急检验模型 两张完全相同的光谱相关因子为1 0 r 1 利用6200 5500cm 1 5000 4700cm 1和7240 7140cm 1谱段进行相似系数分析 相似系数的阈值确定为95 0 即相似系数大于95 0 判为正品 相似系数小于95 0 判为伪品 相似系数分析法中伪品相对于正品的相似系数 不同仪器对样品的预测误差 药品跟踪保障系统 药品流通过程中跟踪检测什么 药品在流通过程中是否发生了变化 药品是否被掉包药品质量是否发生了变化 药品跟踪保障系统示意图 流通领域中对药品的质量控制体系流程图 基于一致性检验的应急检验模型 一致性检验模型 一致性检验就是将待测光谱的CI与之前设定的CI限度 CIlimit 进行比较 从而快速简单的判断待测光谱与参考光谱是否具有一致性 其中三条红色光谱表示平均光谱和上下的置信区间 绿色表示所有的参考光谱 置信区间的计算公式如下 一致性检验模型的原理 首先计算参考光谱在每个波长点i处吸光度的平均值和标准偏差 其次将每个波长点的平均值加减多少倍 即CI限度 标准偏差 作为该波长点的可信区间 confidenceband 待测光谱在该波长点处的吸光度与参考光谱平均值的差值除以参考光谱的标准偏差 得到的就是一致性指数 ConformityIndex CI 一致性检验的原理 一致性指数CI的计算公式如下 美洛西林钠的一致性检验模型 水分改变所致的变化 加速降解所致的变化 头孢曲松钠 近红外特征谱段相关系数法快速筛查中成药中非法添加的化学药 针对中药非法添加化学药的特点 如果采用逆向思维 以被添加化学药品的NIR图谱作为参